本文關(guān)鍵詞：高分子固體酸的制備及其在生物柴油合成中的應(yīng)用　出處：《貴州大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,石化能源消費(fèi)日趨增長(zhǎng),儲(chǔ)量不斷減少。另一方面,石化能源燃燒而產(chǎn)生的廢氣加劇環(huán)境污染。與傳統(tǒng)石化柴油相比,生物柴油具有可再生性、生物可降解性、環(huán)保性、無(wú)毒、潤(rùn)滑性以及閃點(diǎn)高等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是一種重要的可再生綠色替代能源。高分子固體酸具有腐蝕低、可重復(fù)使用、可避免皂化現(xiàn)象、易修飾及活性高等優(yōu)點(diǎn),在生物柴油領(lǐng)域擁有廣闊的發(fā)展前景。本論文制備了三類功能化的高分子固體酸催化劑,并將其催化高游離脂肪酸的非糧油料制備生物柴油。研究結(jié)果如下:(1)以二乙烯基苯(DVB)及1-乙烯基咪唑(VI)等為原料,合成一種咪唑功能化介孔高分子(PDVB-VI)材料,先與1,3-丙磺酸內(nèi)酯季胺化,再與HCl、H2SO4、CF3SO3H或H3PW12O40反應(yīng),制備一系列含不同陰離子([Cl]、[HSO4]、[CF3SO3]、[PW12O40])的離子液體功能化高分子固體酸催化劑PDVB-[C3VI][X]。對(duì)其進(jìn)行FT-IR、元素分析、N2-吸附/脫附和SEM表征,并通過催化油酸與甲醇酯化反應(yīng)制備生物柴油對(duì)其催化活性進(jìn)行探究。結(jié)果表明,在催化劑用量為4 wt.%、醇油摩爾比為30:1、反應(yīng)4 h、反應(yīng)溫度T=130℃條件下,油酸轉(zhuǎn)化率由高到低的順序?yàn)镻DVB-[C3VI][CF3SO3](96.5%)、PDVB-[C3VI][HSO4](78.6%)、PDVB-[C3VI][Cl](58.8%)、PDVB-[C3VI][PW12O40](36.3%)。篩選出活性最好的催化劑為PDVB-[C3VI][CF3SO3],采用單因素優(yōu)化法,對(duì)其催化油酸與甲醇酯化反應(yīng)進(jìn)行條件優(yōu)化,在催化劑用量為4 wt.%、醇油摩爾比為30:1、反應(yīng)時(shí)間為4 h、反應(yīng)溫度為T=130℃的最優(yōu)反應(yīng)條件下,油酸轉(zhuǎn)化率達(dá)96.5%。(2)為提高催化劑的活性,通過氯磺酸(ClSO3H)對(duì)催化劑PDVB-[C3VI][HSO4]進(jìn)行磺化,合成出具有磺酸功能化及離子液體功能化介孔高分子固體酸催化劑(PDVB-SO3H-[C3VI][HSO4])。對(duì)其進(jìn)行XPS、FT-IR、元素分析、N2-吸附/脫附、TEM、SEM及TG等技術(shù)表征。結(jié)果表明磺酸及離子液體成功負(fù)載到高分子材料上,且催化劑PDVB-SO3H-[C3VI][HSO4]存在大量的介孔結(jié)構(gòu),比表面積為281.00 m2/g和酸密度為2.58 mmol H+/g。該介孔固體酸催化高酸值的續(xù)隨子油(24.42 mg KOH/g)的酯化反應(yīng),采用單因素法,對(duì)其反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化,在最優(yōu)的反應(yīng)條件:醇油摩爾比:50:1,催化劑量為6 wt.%,反應(yīng)溫度為65℃,反應(yīng)時(shí)間為3 h,續(xù)隨子油的酯化率為96.4%;該催化劑也應(yīng)用于催化粗麻瘋樹油(15.96 mg KOH/g)與甲醇“一鍋法”制備生物柴油,通過單因素優(yōu)化法,得到最優(yōu)的反應(yīng)條件為:醇油摩爾比為50:1,催化劑量為6 wt.%,反應(yīng)溫度為160℃,反應(yīng)時(shí)間為8 h,在此條件下FAMEs含量達(dá)95.4%。(3)以高比表面積的介孔聚二乙烯基苯(PDVB)為載體,對(duì)載體進(jìn)行修飾,合成了乙二胺(En)功能化介孔聚二乙烯基苯,再進(jìn)行磺化,首次合成了多磺酸功能化介孔高分子固體酸催化劑PDVB-SO3H-CH2-En-SO3H。對(duì)其進(jìn)行了XPS、FT-IR、元素分析、N2-吸附脫附、TEM、SEM及TG等技術(shù)表征。結(jié)果表明磺酸基團(tuán)成功的負(fù)載到介孔聚二乙烯基苯上,催化劑PDVB-SO3HCH2-En-SO3H存在大量的介孔結(jié)構(gòu),比表面積為369.00 m2/g和酸密度為1.98mmol H+/g。并對(duì)其催化油酸與甲醇的酯化反應(yīng)制備生物柴油條件進(jìn)行優(yōu)化,在醇油摩爾比為30:1、催化劑用量為4 wt.%、反應(yīng)溫度為100℃、反應(yīng)時(shí)間為4h的最優(yōu)反應(yīng)條件下,油酸的轉(zhuǎn)化率為98.1%,且該催化劑能適用于不同碳鏈的高級(jí)脂肪酸與甲醇的酯化反應(yīng)中,在醇油摩爾比為30:1、催化劑用量為4 wt.%、反應(yīng)溫度為100℃、反應(yīng)時(shí)間為4 h的反應(yīng)條件下,軟脂酸、月桂酸、十四酸及硬脂酸的轉(zhuǎn)化率分別為92.5%、90.3%、89.0%和87.1%。
[Abstract]:In this paper , a series of functionalized polymer solid acid catalysts ( PDVB - VI ) were synthesized by esterification of oleic acid with methanol . The results showed that the conversion of oleic acid was 4 wt . % , the molar ratio of alcohol to oil was 30 鈭，

本文編號(hào)：1435466